Caracterización del comportamiento estructural de manipuladores de cinemática paralela

Résumé

Esta tesis doctoral se basa en la obtención de modelos que caractericen el comportamiento estructural de manipuladores paralelos tanto desde el punto de vista de la rigidez como del comportamiento vibratorio. Se considera la definición de un modelo matemático, sea analítico o numérico y, en paralelo, se definirá una sistemática para la realización de los ensayos experimentales sobre un prototipo. Con estas dos fuentes de resultados, y tomando como referencia los resultados experimentales se validará dicha caracterización estructural. Se demuestra su aplicabilidad general sobre distintos manipuladores paralelos espaciales de baja movilidad (menos de 6 grados de libertad). El valor añadido de este trabajo es, en definitiva, la definición de un procedimiento para la obtención de la característica de rigidez y de las frecuencias naturales de manera que se aprovechen las ventajas de cada método considerado y se minimice el efecto de sus limitaciones. Y todo ello se plasma en unos gráficos 3D que constituyen los mapas de rigidez del manipulador dentro del espacio de trabajo. De esta manera el usuario de una máquina constituida por un manipulador paralelo dispondrá de una herramienta sencilla e intuitiva que le permita obtener un rendimiento óptimo dependiendo de las especificaciones y requerimientos de la tarea desempeñada localizando, por simple inspección, tanto de las zonas de mayor rigidez y a su vez de mayor precisión, y también del rango de frecuencias naturales que le permitan operar en condiciones dinámicas estables. Se plantea una aplicación para uno de los casos de estudio y se analiza la idoneidad de las características estructurales del manipulador. Se demuestra la aplicabilidad del estudio del comportamiento estructural realizado en esta tesis en base a un proceso clásico de mecanizado clásico como es el recanteado.